Minulý rok vydaná mapa oblohy zobrazujúca čierne diery ako biele bodky. (Prieskum LOFAR/LOL) Pretože nevidíme čierne diery , je ťažké presne vedieť, koľko je tam vonku vo veľkom, širokom Vesmíre.
To však neznamená, že nemáme prostriedky na to, aby sme to zistili.
Čierne diery s hviezdnou hmotnosťou sú zrútené jadrá mŕtvych hmotných hviezd a nový výskum zahŕňajúci, ako sa tieto hviezdy a dvojhviezdy formujú a vyvíjajú, bol schopný odvodiť nový odhad hviezdnej hmotnosti. čierna diera populácie Vesmíru.
Toto číslo je dosť ohromujúce: 40 kvintiliónov alebo 40 000 000 000 000 000 000 čiernych dier, čo zhruba tvorí 1 percento všetkej normálnej hmoty v pozorovateľnom vesmíre.
'Inovatívny charakter tejto práce je v spojení podrobného modelu hviezdneho a binárneho vývoja s pokročilými receptami na tvorbu hviezd a obohacovanie kovmi v jednotlivých galaxiách,' vysvetľuje astrofyzik Alex Sicilia Medzinárodnej školy pokročilých štúdií (SISSA) v Taliansku.
„Toto je jeden z prvých a jeden z najrobustnejších, od začiatku výpočty funkcie hmotnosti hviezdnej čiernej diery v kozmickej histórii.'
Čierne diery sú obrovským otáznikom visiacim nad naším chápaním vesmíru – alebo skôr množstvom otáznikov. Ale ak máme dobrú predstavu o tom, koľko čiernych dier je vonku, mohlo by to pomôcť zodpovedať niektoré z týchto otázok.
Jedným z prístupov je odhadnúť históriu masívnych hviezd vo vesmíre. Potom by sme boli schopní vypočítať počet čiernych dier, ktoré by mali byť v akomkoľvek danom objeme priestoru.
Tieto poznatky by mohli poskytnúť vodítka k rastu a evolúcii supermasívnych čiernych dier, ktorých hmotnosť je milióny alebo miliardy krát väčšia ako hmotnosť Slnka, ktoré tvoria jadrá galaxií.
Sicilia a jeho kolegovia zvolili výpočtový prístup. Zahŕňali iba čierne diery, ktoré sa tvoria prostredníctvom evolúcie jednotlivých alebo dvojhviezd, a berúc do úvahy úlohu zlučovania čiernych dier, ktorých počet možno odhadnúť na základe gravitačná vlna dáta, a ktoré vytvárajú čierne diery o niečo vyššej hmotnosti.
To im umožnilo vypočítať pôrodnosť čiernych dier s hviezdnou hmotnosťou medzi päť a 160-násobkom hmotnosti Slnka počas životnosti vesmíru.
Táto pôrodnosť naznačuje, že v dnešnom pozorovateľnom vesmíre by malo byť roztrúsených približne 40 kvintiliónov čiernych dier s hviezdnou hmotnosťou, pričom najhmotnejšie čierne diery s hviezdnou hmotnosťou vznikli zlúčením binárnych čiernych dier v zhlukoch hviezd.
Tím porovnal svoje výsledky s údajmi o gravitačných vlnách a zistil, že ich odhad miery zlučovania čiernych dier bol v dobrej zhode s údajmi z pozorovania. To naznačuje, že za zrážkami čiernych dier, ktoré sme videli, sú pravdepodobne zlúčenie hviezdokop.
Výpočtom pôrodnosti v priebehu času boli vedci schopní odvodiť aj odhad počtu čiernych dier s hviezdnou hmotnosťou v ranom vesmíre. Je to veľmi zaujímavé, pretože pozorovania vzdialeného vesmíru odhalili supermasívne čierne diery v šokujúco skorom čase po Veľký tresk .
Nie je jasné, ako sa tieto monštrá tak rýchlo rozrástli. Niektoré aktuálne otázky sa týkajú hmotnosti „semená“ čiernych dier, z ktorých vyrástli – či to boli ľahké čierne diery s hviezdnou hmotnosťou alebo „ťažké“ čierne diery strednej hmotnosti.
Výskum tímu poskytne základ pre skúmanie týchto otázok. Tento dokument bol prvým zo série; budúce články budú skúmať stredne hmotné čierne diery a supermasívne čierne diery, aby získali úplnejší obraz o distribúcii čiernych dier vo vesmíre.
'Naša práca poskytuje robustnú teóriu na generovanie ľahkých semien pre (super)masívne čierne diery pri vysokom červenom posune a môže predstavovať východiskový bod pre skúmanie pôvodu 'ťažkých semien', ktorým sa budeme venovať v pripravovanom článku,' hovorí astrofyzik Lumen Boco z ISSA.
Výskum tímu bol publikovaný v r The Astrophysical Journal .